JP3428652B2 - Conductive and electrode-activated functionalized conjugated polymers and methods of use - Google Patents

Conductive and electrode-activated functionalized conjugated polymers and methods of use

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Abstract

There are electrically conductive, electroactive functionalized conjugated polymers having formula (I):These electrically conducive, electroactive conjugated polymers may be covalently bonded to a first biological molecule or antiligand. Polymers bonded to a first biological molecule or antiligand may be used to form an electrode and may be used to assay for, detect and/or extract a second biological molecule or ligand.

Description

【発明の詳細な説明】 ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ
フェニレン、及びそれらの誘導体といった共役ポリマー
は、その電極活性によって知られており、“有機導電性
ポリマー・ハンドブック（Handbook of organic Conduc
ting Polymers）、（T.J.Skotheim編、Marcel Dekker、
ニューヨーク、1986）”等の総説に広く記載されてい
る。これらのポリマーは、電極上のフィルムの形態、自
己支持フィルム（self−supporting film）の形態、も
しくはポリカチオン性またはポリアニオン性ポリマーと
組み合わせた複合体の形態で得られ、有機電極のように
振る舞う。即ち、アノード酸化過程に従って、電解質媒
体からのイオンの挿入によって充電される。この電気化
学的過程は可逆的であり、還元によって、この共役ポリ
マーまたは電極活性複合体からイオンが放出される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Conjugated polymers such as polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyphenylene, and their derivatives are known for their electrode activity and are described in the "Handbook of organic Conducer Handbook."
ting Polymers), (TJ Skotheim Edition, Marcel Dekker,
New York, 1986) ”and the like. These polymers are in the form of films on electrodes, in the form of self-supporting films, or in combination with polycationic or polyanionic polymers. Obtained in the form of a complex, it behaves like an organic electrode, ie it is charged by the insertion of ions from the electrolyte medium according to the anodic oxidation process, this electrochemical process being reversible and upon reduction this conjugate. Ions are released from the polymer or electrode active composite.

また、これらの付加的機能を有する共役ポリマーを与
えることのできる官能基を、ポリマーのモノマー単位に
グラフト共有結合させることによる、共役ポリマーの第
２の生成手段が文献に記載されている。例を挙げると、
電気触媒性金属錯体をポリピロールのモノマー単位にグ
ラフトさせたり、特異的に錯形成した大環状基をポリピ
ロールまたはポリチオフェン鎖にグラフトさせ、電解質
媒体中のカチオンを認識させたり、キラル基をポリチオ
フェンにグラフトさせて、光学活性アニオンを認識させ
たりしている。これらすべての機能化の過程も、以下の
文献に詳述された改善方法の主題を構成する（F.Gernie
r,Angew.Chemie,1989,101,529;A.Deronzier,J.C.Moute
r,Acc.Chem.Res.,1989.22,249;J.Roncali,Chem.Rev.,19
92,92,711）。In addition, a second means for producing a conjugated polymer is described in the literature by graft-covalently bonding a functional group capable of giving a conjugated polymer having these additional functions to a monomer unit of the polymer. For example,
The electrocatalytic metal complex is grafted to the monomer unit of polypyrrole, or the macrocyclic group that is specifically complexed is grafted to the polypyrrole or polythiophene chain to recognize the cation in the electrolyte medium, or the chiral group is grafted to polythiophene. It also recognizes optically active anions. The process of all these functionalizations also constitutes the subject of the improvement methods detailed in the following literature (F. Gernie
r, Angew.Chemie, 1989,101,529; A.Deronzier, JCMoute
r, Acc.Chem.Res., 1989.22,249; J.Roncali, Chem.Rev., 19
92,92,711).

最近数年間に、著者らは、特に診断目的において、機
能化導電性ポリマーを分析物の捕捉剤の改善に用いるこ
とに注目してきた。しかし、欧州特許出願0,314,009号
公報に示されているように、ピロールポリマーで、その
ピロール環の窒素原子または炭素原子において直接置換
されているものは、分析物の捕捉剤として良好ではな
く、特に、官能基がヘテロ原子環に導入されているとき
は、そのポリマーの導電性が低下することが学界で一般
に認められている。この問題を解決するために、本特許
出願の著者らは、ピロール環の３−位において、有機分
子と共有結合することのできる反応性部位をグラフトさ
せた2,5−ジ（２−チエニルピロール）ポリマーに注目
した。しかしながら、チオフェン環の親油性のために、
記載したポリマーは水性媒質中では導電性でも電極活性
でもなく、従って、生物学的サンプルにおける分析物の
捕捉及び／または特性化には適しないことがわかった
（J.Roncali,等、Chem.Comm.,1986,783頁及びG.Tourill
on,等、Electroanal.Chem.,161,407,1984参照）。In the last few years, the authors have focused on using functionalized conducting polymers to improve analyte capture agents, especially for diagnostic purposes. However, as shown in European Patent Application 0,314,009, pyrrole polymers that are directly substituted at the nitrogen or carbon atom of the pyrrole ring are not good as analyte traps, and in particular, It is generally accepted in the academic community that when a functional group is introduced into a heteroatom ring, the conductivity of the polymer is reduced. In order to solve this problem, the authors of the present patent application propose that 2,3-di (2-thienylpyrrole) is grafted with a reactive site capable of covalently bonding to an organic molecule at the 3-position of the pyrrole ring. ) Focused on the polymer. However, due to the lipophilicity of the thiophene ring,
It has been found that the described polymers are neither conductive nor electrode active in aqueous media and are therefore not suitable for analyte capture and / or characterization in biological samples (J. Roncali, et al. Chem. Comm. ., 1986, p. 783 and G. Tourill
on, et al., Electroanal. Chem., 161, 407, 1984).

ここで、極めて驚嘆すべきことに、また専門家の従来
の認識に反して、ピロール環の３−または４−位におい
て、目的とする官能基がピロール環から離間するように
させる機能化試薬を用いて官能基をグラフトさせると、
ポリピロールの導電性及び電極活性が保持されることが
見出された。アンチリガンドは、この官能基の自由端に
共有結合し、上述したような修飾ポリピロールの性質を
示さない。そのような機能化されたポリマーは、今日ま
で開示されておらず、それらが生物学的リガンドの捕捉
剤に極めて適していることが示された。さらにポリピロ
ールは、その生体適合性によって優れたポリマーである
ことがわかった。最後に、そのように機能化されたポリ
ピロールは、かなりの厚さ（数ミリメートル厚）の電極
活性及び導電性ポリマーの調製を可能にし、それによっ
て高い機能部位密度が得られるので、それに比例して感
度が向上する。Here, quite surprisingly, and contrary to the conventional wisdom of the experts, a functionalizing reagent that causes the desired functional group to be separated from the pyrrole ring at the 3- or 4-position of the pyrrole ring. When used to graft functional groups,
It was found that the conductivity and electrode activity of polypyrrole were retained. The antiligand is covalently attached to the free end of this functional group and does not exhibit the properties of modified polypyrrole as described above. Such functionalized polymers have not been disclosed to date, indicating that they are highly suitable as capture agents for biological ligands. Furthermore, polypyrrole has been found to be an excellent polymer due to its biocompatibility. Finally, such functionalized polypyrrole allows for the preparation of electrode active and conducting polymers of considerable thickness (several millimeters thick), which results in high functional site densities and therefore proportionally. The sensitivity is improved.

よって本発明の主題は、次式Ｉで表される導電性で電
極活性機能化された（electroactive functionalized）
共役ポリマーである。The subject of the present invention is thus the electrically conductive and electrode functionalized of the formula I
It is a conjugated polymer.

ただし、ｎは零でない整数であり、ｉは２からｎ−１の
整数であり、R1、Ri及びRnは、同じでも異なっていても
よく、Ｈ、あるいは、アンチリガンド（antiligand）と
共有結合しうる官能基を表す。前記ポリマーは、非−機
能化（non−fuctionalized）共役ポリマー、即ち、式Ｉ
においてR1、Ri及びRnがＨであるものと実質的に同じオ
ーダーの導電性及び電極活性を有する。 However, n is a non-zero integer, i is an integer from 2 to n-1, and R1, Ri and Rn may be the same or different and are covalently bonded to H or an antiligand. Represents a functional group. The polymer is a non-fuctionalized conjugated polymer, ie of formula I
In which R1, Ri and Rn are H, have substantially the same order of conductivity and electrode activity.

より詳細には、この官能基は、下記の官能基の群から
独立に選択される。More specifically, this functional group is independently selected from the group of functional groups described below.

Yp−Ｃ−Ｘ、但しＸはＨ、OH、置換または非置換低級
Ｏ−アルキルラジカル、あるいはハロゲン、特にC1を表
す;Yp−HNZ、但しＺはＨまたはアルキルラジカルを表
す;Yp−NH−CO−CF3;Yp−Ｘ、但しＸは上記の定義によ
り、ｐは好ましくは０、１または２の整数;Si（アルキ
ル）３、−Si（アルコキシ）３またはＮ−ヒドロキシス
クシンイミドのような活性化エステル基である。Yp-C-X, where X represents H, OH, a substituted or unsubstituted lower O-alkyl radical, or halogen, especially C1; Yp-HNZ, where Z represents H or an alkyl radical; Yp-NH-CO -CF 3; Yp-X, where X is the above definitions, p is preferably an integer of 0, 1 or 2; Si (alkyl) 3, -Si (alkoxyl) 3 or activation, such as N- hydroxysuccinimide It is an ester group.

好ましくは、前記Ｙは、１から５の炭素原子を持つア
ルキル基、１から５の炭素原子を持つアルコキシル基、
一般式（CH2−CH2−０）ｍ、−（CH2）m'−に対応する
ポリエーテル、但しｍは１から３の整数でありm'は１又
は２の整数である、から選択される基である。Preferably, Y is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms,
A group selected from polyethers corresponding to general formula (CH2-CH2-0) m,-(CH2) m'-, where m is an integer from 1 to 3 and m'is an integer from 1 or 2. Is.

本発明の他の主題は、少なくとも１つのアンチリガン
ドと共有結合した官能基を含む導電性で電極活性機能化
された共役ポリマーであって、下記式IIで表されるポリ
マーである。Another subject of the invention is a conductive, electrode-active functionalized conjugated polymer which comprises a functional group covalently bound to at least one antiligand, which polymer is represented by formula II below.

ただし、ｎは零でない整数であり、ｉは２からｎ−１の
整数であって、R'1、R'i及びR'nは、同じでも異なって
いてもよく、Ｈ、あるいは、アンチリガンドと共有結合
しうるまたは共有結合した官能基を表す。 However, n is a non-zero integer, i is an integer from 2 to n−1, and R ′ 1 , R ′ i and R ′ n may be the same or different, H or an antiligand Represents a functional group capable of being covalently bonded to or covalently bonded to.

前記アンチリガンドに結合した官能基は、そのアンチ
リガンドとの反応の前に、下記の官能基の群から選択さ
れる。The functional group attached to the anti-ligand is selected from the following group of functional groups prior to reaction with the anti-ligand.

Yp−Ｃ−Ｘ、但しＸはＨ、OH、置換または非置換低級
Ｏ−アルキルラジカル、あるいはハロゲン、特にC1を表
す;Yp−NHZ、但しＺはＨまたはアルキルラジカルを表
す;Yp−NH−CO−CF3;Yp−Ｘ、但しＸは上記の定義によ
り、ｐは好ましくは０、１または２の整数；−Si（アル
キル）３、−Si（アルコキシ）３またはＮ−ヒドロキシ
スクシンイミドのような活性化エステル基である。Yp-C-X, where X represents H, OH, a substituted or unsubstituted lower O-alkyl radical, or halogen, especially C1; Yp-NHZ, where Z represents H or an alkyl radical; Yp-NH-CO -CF 3; Yp-X, where X is the above definitions, p is preferably an integer of 0, 1 or 2; -Si (alkyl) 3, -Si (alkoxyl) 3 or N- hydroxysuccinimide activity such as imide Ester group.

特に、前記アンチリガンドと結合した官能基は、それ
がアンチリガンドと反応する前においては、同一であ
り、−（CH2）−COOHからなる。また、アンチリガンド
は、ペプチドまたはペプチド誘導体、特にGly−Phe、Ph
e−Pro、及びPhe−Hea−Proから、及び、CCTAAGAGGGAGT
Gの配列のオリゴヌクレオチドのようなポリヌクレオチ
ドから選択される。In particular, functional groups attached to the antiligand, before it reacts with anti-ligands are identical, - consisting of (CH 2) -COOH. Antiligands also include peptides or peptide derivatives, especially Gly-Phe, Ph
From e-Pro and Phe-Hea-Pro, and CCTAAGAGGGAGT
Selected from polynucleotides such as oligonucleotides of sequence G.

本発明のさらに他の主題は、アンチリガンドとは異な
り、アンチリガンドと特異的に相互作用するリガンド
を、インビトロまたはインビボで検出または検定するた
めの上記の共役ポリマーの使用方法であって、その方法
においては、前記リガンドと結合していない共役ポリマ
ーと該リガンドと結合した共役ポリマーとの間の、電位
差または電流変化を観察及び／または測定することによ
ってリガンドが検出及び／または検定される。Yet another subject matter of the present invention is a method of using the above conjugated polymers for the detection or assay in vitro or in vivo of a ligand which, unlike an antiligand, interacts specifically with the antiligand. In, the ligand is detected and / or assayed by observing and / or measuring a potential difference or a change in current between the conjugated polymer not bound to the ligand and the conjugated polymer bound to the ligand.

特に、本発明のポリマーは、タンパク質分解酵素、中
でもカルボキシペプチダーゼＡ、またはポリヌクレオチ
ドを検出及び／または検定するために、あるいは、アン
チリガンドとは異なり、アンチリガンドと特異的に相互
作用するリガンドを、インビトロまたはインビボで抽出
するために用いられる。In particular, the polymers of the invention are for detecting and / or assaying proteolytic enzymes, among them carboxypeptidase A, or polynucleotides, or, unlike antiligands, ligands that interact specifically with antiligands, Used for extraction in vitro or in vivo.

本発明の１つの実施態様では、前記共役ポリマーが、
金属または炭素誘導体などの導電性基体に析出される
か、または自己支持フィルム状に形成される。In one embodiment of the invention, the conjugated polymer is
It is deposited on a conductive substrate such as a metal or carbon derivative, or formed in the form of a self-supporting film.

最後に、本発明は、金属または炭素誘導体などの導電
性基体と、上述のポリマーとからなる電極及び自己支持
フィルムに関する。Finally, the invention relates to electrodes and self-supporting films consisting of a conductive substrate, such as a metal or carbon derivative, and the polymers mentioned above.

ひとつの実施態様において、アンチリガンドはリガン
ドまたは標的分子に特異的である。このアンチリガンド
は、特にアンチリガンド／標的分子複合体を形成するよ
うに選択される。一例を挙げると、この複合体は、特
に、任意のペプチド／抗体、抗体／ハプテン、ホルモン
／レセプター、ポリヌクレオチドハイブリッド／ポリヌ
クレオチド、ポリヌクレオチド／核酸の組み合わせ等で
ある。In one embodiment, the antiligand is specific for the ligand or target molecule. The antiligand is specifically selected to form an antiligand / target molecule complex. By way of example, this complex is in particular any peptide / antibody, antibody / hapten, hormone / receptor, polynucleotide hybrid / polynucleotide, polynucleotide / nucleic acid combination and the like.

本発明で用いる「ポリヌクレオチド」という用語は、
少なくとも５つのデオキシリボヌクレオチドまたはリボ
ヌクレオチドの配列であって、例えば、イノシン（inoc
ine）、５−メチルデオキシシチジン（citidine）、５
−ジメチルアミノ−デオキシウリジン、デオキシウリジ
ン、2,6−ジアミノプリン、５−ブロモデオキシウリジ
ン、または他のハイブリデーション（hybridation）で
きる修飾塩基といった修飾塩基を含むヌクレオチド等の
修飾ヌクレオチドを任意に含むものを意味する。このポ
リヌクレオチドは、（例えば、ホスホロチオエート（ph
osphorothioate）、Ｈ−ホスホネート（Ｈ−phosphonat
e）、及びアルキルホスホネート結合のような）ヌクレ
オチド間結合において、または、例えばα−オリゴヌク
レオチド（仏国特許2,607,507号公報）あるいはPNAs
（M.Egholm,等、J.Am.Chem.Soc.,（1992）,114,1895−1
897）の骨格において修飾されていてもよい。これらの
修飾を組み合わせてもよい。The term "polynucleotide" as used herein refers to
A sequence of at least 5 deoxyribonucleotides or ribonucleotides, for example inosine (inoc
ine), 5-methyldeoxycytidine (citidine), 5
-Including optionally modified nucleotides such as dimethylamino-deoxyuridine, deoxyuridine, 2,6-diaminopurine, 5-bromodeoxyuridine, or nucleotides with modified bases such as other hybridizable modified bases. means. The polynucleotide may be (eg, phosphorothioate (ph
osphorothioate), H-phosphonate
e), and at internucleotide linkages (such as alkylphosphonate linkages) or, for example, α-oligonucleotides (French Patent 2,607,507) or PNAs.
(M. Egholm, et al., J. Am. Chem. Soc., (1992), 114, 1895-1.
897) The skeleton may be modified. These modifications may be combined.

本発明における「ペプチド」という用語は、特に少な
くとも２つのアミノ酸の任意のペプチドであって、特に
抽出され、分離され、または実質的に単離または合成さ
れたタンパク質、タンパク質フラグメント、またはオリ
ゴヌクレオチドで特に化学合成または組み替え生物での
発現によって得られたもの；任意のペプチドであって、
CO−NH結合の少なくとも１つ、好ましくは全てのCO−NH
結合が、１つ（またはそれ以上）のNH−CO結合で置換さ
れているもの；任意のペプチドであって、CO−NH結合の
少なくとも１つ、好ましくは全てのCO−NH結合が、１つ
またはそれ以上のNH−CO結合で置換されており、各アミ
ノアシル残基のキラリティーが、上記の１つまたはそれ
以上のCO−NH結合に含まれているか否かにかかわらず、
参照ペプチドを構成するアミノアシル残基に対して、保
存または反転しているものを意味し、これからの化合物
は、イムノレトロイド（immunoretroids）、ミモトープ
（mimotope）とも呼ばれる。The term "peptide" according to the present invention is in particular any peptide of at least 2 amino acids, in particular extracted, separated or substantially isolated or synthesized proteins, protein fragments or oligonucleotides. Obtained by chemical synthesis or expression in a recombinant organism; any peptide,
At least one, and preferably all CO-NH bonds
The bond is substituted with one (or more) NH-CO bond; any peptide, wherein at least one of the CO-NH bonds, preferably all CO-NH bonds, is one Or more or more NH-CO bonds and the chirality of each aminoacyl residue is contained in one or more CO-NH bonds as described above.
It means a compound that is conserved or inverted with respect to the aminoacyl residue that constitutes the reference peptide, and compounds from this point onward are also called immunoretroides and mimotope.

ペプチドの多くの種類はグラフトしていてもよく、以
下に例を挙げるが、これらに限られるものではない。副
腎皮質刺激ホルモンまたはそのフラグメント、アンギオ
テンシン類似体またはその阻害剤（腎性高血圧症を調節
するレニン−アンギオテンシン系の成分）、ナトリウム
***増加性ペプチド、ブラジキニン及びそのペプチド誘
導体、走化性ペプチド、ダイノルフィン及びその誘導
体、エンドルフィンまたは類似体、エンセファリン（en
cephalins）またはその誘導体、酵素（プロテアーゼ
等）の阻害剤、フィブロネクチンのフラグメント及び誘
導体、消化管ペプチド、成長ホルモン放出に関連したペ
プチド、ニューロテンシン及び類似体、オピオイドペプ
チド、オキシトシン、バソプレッシン、バソトシン及び
誘導体、キナーゼタンパク質。Many types of peptides may be grafted, including but not limited to the following. Corticotropin or its fragment, angiotensin analogue or its inhibitor (a component of renin-angiotensin system that regulates renal hypertension), natriuretic peptide, bradykinin and its peptide derivative, chemotactic peptide, dynorphin And its derivatives, endorphins or analogs, encephalin (en
cephalins) or its derivatives, inhibitors of enzymes (proteases, etc.), fragments and derivatives of fibronectin, gastrointestinal peptides, peptides related to growth hormone release, neurotensin and analogs, opioid peptides, oxytocin, vasopressin, vasotocin and derivatives, Kinase protein.

ペプチド及びポリヌクレオチドは、高い生物学的活性
を持ち、多くの生物学的機能を制御することが知られて
いる（A.S.Dutta,薬物研究の進歩（Advances in Drug R
esearch）,B.Testa編,Academic Press,ニューヨーク,19
91,21,145）。例えば、ペプチドは、アゴニストまたは
拮抗体として極めて高い治療能力を示し、酵素に強く結
合する阻害剤として非常に強力であり、このことが親和
性クロマトグラフィーの基礎になっている。さらに、他
の標的核酸フラグメントまたはヌクレオチドとの選択的
ハイブリダイゼーション反応により、ポリヌクレオチド
は有利な認識現象を生じ、特に新規な遺伝子捕捉剤とし
て用いられるようになる。従って、標的核酸または核酸
フラグメントを検出及び／または検定するために、少な
くとも部分的にアンチリガンドポリヌクレオチドと結合
した機能化ポリマーを、標的を含むと思われるサンプル
に接触させると、ハイブリダイゼーション反応が起こっ
ているか否かを検出することができる。この検出は、非
−結合ポリマーと、標的と反応した結合ポリマーとの間
の電位差または電流変化の直接測定であってもよいし、
標的と反応しうる付加的ポリヌクレオチドの検出を用い
た上記の測定による間接的なものでもよい。この付加的
ポリヌクレオチドは、アンチリガンドポリヌクレオチド
に隣接し、電極活性分子でラベルされているのが好まし
い。Peptides and polynucleotides have high biological activity and are known to control many biological functions (ASDutta, Advances in Drug Research (Advances in Drug R
esearch), edited by B. Testa, Academic Press, New York, 19
91,21,145). For example, peptides show extremely high therapeutic potential as agonists or antagonists, and are very potent inhibitors that bind strongly to enzymes, which underlies affinity chromatography. Furthermore, the selective hybridization reaction with other target nucleic acid fragments or nucleotides causes the polynucleotides to undergo an advantageous recognition phenomenon, making them particularly useful as novel gene trapping agents. Thus, contacting a functionalized polymer, at least partially coupled with an anti-ligand polynucleotide, to a sample suspected of containing a target to detect and / or assay a target nucleic acid or nucleic acid fragment will result in a hybridization reaction. Can be detected. This detection may be a direct measurement of the potential difference or current change between the non-bound polymer and the bound polymer that has reacted with the target,
It may be indirect by the above-described measurement using the detection of an additional polynucleotide capable of reacting with the target. This additional polynucleotide is adjacent to the anti-ligand polynucleotide and is preferably labeled with an electrode active molecule.

本発明における「抗体」という用語は、任意のモノク
ローナルまたはポリクローナル抗体、Fab、Fab'2、また
はFcフラグメントといった前記抗体のフラグメント、及
び、遺伝子修飾または組み替えによって得られるにんい
の抗体意味する。The term "antibody" in the present invention means any monoclonal or polyclonal antibody, a fragment of said antibody such as Fab, Fab'2, or Fc fragment, and any antibody obtained by genetic modification or recombination.

ピロール環の３−または４−位におけるポリピロール
の機能化は、モノマー単位に施してから重合してもよい
し、予め重合したポリマーのモノマー単位に施してもよ
い。ピロール環の３及び／または４位の原子と反応しう
る少なくとも１つの反応性基を含む任意の適当な機能化
試薬を用いることができる。この機能化試薬は、単機能
試薬であって、ポリピロール環へのグラフト過程の後
に、引き続くアンチリガンドとの反応のための新規な反
応性機能が導入されるものであってもよく、この新規な
反応性機能は、２官能性試薬、特にホモ−またはヘテロ
−２官能性試薬のような多機能性である。例を挙げる
と、機能化試薬は、置換または非置換アルキルまたはア
ルコキシまたはポリエーテル鎖であって、末端に反応性
基を持つものから選択される。この反応性基は、カルボ
キシル、ヒドラジド、アミン、ニトリル、アルデヒド、
チオール、ジスルフィド、ヨードアセチル、エステル、
無水、トシル、メシル、トリチル、またはシリル基等の
ような官能基で表される。The functionalization of the polypyrrole at the 3- or 4-position of the pyrrole ring may be carried out on the monomer unit and then polymerized, or on the monomer unit of the prepolymerized polymer. Any suitable functionalizing reagent containing at least one reactive group capable of reacting with atoms at the 3 and / or 4 positions of the pyrrole ring can be used. The functionalizing reagent may be a monofunctional reagent that is introduced with a novel reactive function for subsequent reaction with an antiligand after the grafting process to the polypyrrole ring. The reactive function is multifunctional such as bifunctional reagents, especially homo- or hetero-2 functional reagents. By way of example, the functionalizing reagent is selected from substituted or unsubstituted alkyl or alkoxy or polyether chains having a terminal reactive group. This reactive group can be carboxyl, hydrazide, amine, nitrile, aldehyde,
Thiol, disulfide, iodoacetyl, ester,
It is represented by a functional group such as anhydrous, tosyl, mesyl, trityl, or silyl group.

本発明の機能化ポリピロールと、例えばポリヌクレオ
チドといったアンチリガンドとの共有結合の結果得られ
る共役の形成は、周知の、いわゆる直接法または間接法
に従って行うことができる。The formation of the conjugate resulting from the covalent attachment of the functionalized polypyrrole of the invention to an antiligand, eg a polynucleotide, can be carried out according to the well known, so-called direct or indirect method.

例えばポリヌクレオチドの場合、直接法に従えば、ヌ
クレオチド鎖の任意の位置、例えば、5'末端または3'末
端または塩基またはヌクレオチド間ホスフェートまたは
糖の2'位に反応性基を有するポリヌクレオチドが調製さ
れる。次いで、このポリヌクレオチドは、予め調製さ
れ、上記の反応性基と相補的な反応性基を含むポリマー
と結合される。即ち、一方はポリヌクレオチド由来であ
り、他方はこの機能化ポリマー由来である２つの相補的
反応性基間の反応により、共有結合を形成する。例え
ば、よく知られているように、１級アミンは活性化した
カルボン酸またはアルデヒドと結合できるし、また、チ
オール基はハロアルキルと結合できる。好ましくは、ポ
リマーと結合するためのポリヌクレオチド上の反応性基
は、5'または3'末端である。In the case of a polynucleotide, for example, according to the direct method, a polynucleotide having a reactive group at any position of the nucleotide chain, for example, at the 5'end or 3'end or at the base or internucleotide phosphate or 2'position of sugar is prepared To be done. The polynucleotide is then pre-prepared and conjugated with a polymer containing reactive groups that are complementary to the reactive groups described above. That is, a covalent bond is formed by the reaction between two complementary reactive groups, one from the polynucleotide and the other from the functionalized polymer. For example, as is well known, primary amines can be attached to activated carboxylic acids or aldehydes, and thiol groups can be attached to haloalkyls. Preferably, the reactive group on the polynucleotide for attachment to the polymer is at the 5'or 3'end.

間接的結合法では、ポリヌクレオチドとポリマーとが
各々反応性基を持ち、これらの反応性基は互いに同じで
も異なっていてもよいが、これらの反応性基は相補的で
はなく、２官能性の中間結合試薬とは反応する（２つの
反応性基が同一であれば中間結合試薬はホモ２官能性で
あり、反応性基が異なればヘテロ２官能性である）。ホ
モ２官能性結合試薬の中では、DITC（1,4−フェニレン
ジイソチオソアネート）、DSS（ジスクシンイミジルス
ベレート（suberate））、またはその類似体を挙げるこ
とができる。ヘテロ２官能性結合試薬の中では、SMCC
（スクシンイミジル−４−（Ｎ−マレイミドメチル）シ
クロヘキサン−１−カルボキシレート）、SMPB（スクシ
ンイミジル−４−（ｐ−マレイミドフェニル）ブチレー
ト）を挙げることができ、それらは、一方では１級アミ
ンと反応でき、他方ではチオールと反応できる。In the indirect coupling method, the polynucleotide and the polymer each have a reactive group, and these reactive groups may be the same or different from each other, but these reactive groups are not complementary and are bifunctional. It reacts with the intermediate linking reagent (if the two reactive groups are the same, the intermediate linking reagent is homobifunctional, and if the reactive groups are different, it is heterobifunctional). Among the homobifunctional coupling reagents, mention may be made of DITC (1,4-phenylene diisothiosonate), DSS (disuccinimidyl suberate) or analogues thereof. Among the heterobifunctional binding reagents, SMCC
(Succinimidyl-4- (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate), SMPB (succinimidyl-4- (p-maleimidophenyl) butyrate), which on the one hand can react with primary amines On the other hand, it can react with thiols.

本発明は、添付した図面を参照して以下の詳細な説明
を読むことによって、より理解されるであろう。The present invention will be better understood by reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

図１は、共役ポリマーを例示した図であり、１）はポ
リアセチレン、２）はポリピロール、３）はポリチオフ
ェン、４）はポリフェニレン、そして５）はポリアニリ
ンである。FIG. 1 is a diagram illustrating a conjugated polymer, 1) is polyacetylene, 2) is polypyrrole, 3) is polythiophene, 4) is polyphenylene, and 5) is polyaniline.

図2Aは、３位を酢酸（１）で置換したポリピロールを
示し、図2B、2C、2D、2E、及び2Fは、３位を種々のペプ
チド（各々（２）から（６））で置換したポリピロール
を示す。FIG. 2A shows polypyrrole in which the 3-position is substituted with acetic acid (1), and in FIGS. 2B, 2C, 2D, 2E, and 2F, the 3-position is substituted with various peptides ((2) to (6), respectively). Indicates polypyrrole.

図３は、以下に説明する４種の機能化ポリマーの0.5M
のH2O−NaCl媒質中でのボルタモグラムである。Figure 3 shows 0.5M of the four functionalized polymers described below.
Is a voltammogram in H 2 O-NaCl medium of.

（１）はポリ（ピロール−酢酸）、（２）はポリ（ピ
ロール（Gly−DPhe））、（３）はポリ（ピロール（Va
l））、そして（４）はポリ（ピロール（Phe））であ
る。(1) is poly (pyrrole-acetic acid), (2) is poly (pyrrole (Gly-DPhe)), and (3) is poly (pyrrole (Va).
l)), and (4) is poly (pyrrole (Phe)).

図４は、0.5MのH2O−NaCl媒質中での、カルボキシペ
プチダーゼＡ存在下でのポリ（２）のボルタモグラムで
ある。FIG. 4 is a voltammogram of poly (2) in the presence of carboxypeptidase A in 0.5 M H 2 O—NaCl medium.

カルボキシペプチダーゼＡの濃度は、（ａ）5cm3の電
解液中0.0g、（ｂ）5cm3の電解液中1.2g、（ｃ）5cm3の
電解液中2.4g、及び、（ｄ）5cm3の電解液中5.0gであ
る。The concentration of carboxypeptidase A is (a) 0.0 g in 5 cm 3 of electrolytic solution, (b) 1.2 g in 5 cm 3 of electrolytic solution, (c) 2.4 g in 5 cm 3 of electrolytic solution, and (d) 5 cm 3 5.0 g in the electrolytic solution.

図５は、電極、ポリ（２）のアンペロメトリック応答
を、媒質中に存在する酵素、カルボキシペプチダーゼＡ
のナノモルで表した量の関数として表したグラフであ
る。飽和カロメル電極に対して0.3Vの電位において、酵
素の量と電流値との間に比例関係が観察された。FIG. 5 shows the amperometric response of the electrode, poly (2), to the enzyme, carboxypeptidase A, present in the medium.
3 is a graph as a function of amount expressed in nanomoles. At 0.3 V potential with respect to the saturated calomel electrode, a proportional relationship was observed between the amount of enzyme and the current value.

図６は、機能化された導電性ポリマーによって認識さ
れた生物学的化学種の存在を（増幅して）検出するため
の電解効果微小電気化学トランジスターの理論図であ
る。略語は以下の意味を持つ。Ｐはポリマー、Subは基
板、Ｓ及びＤは、各々ソース及びドレインである。CEは
格子Ｇとして振る舞う対向電極、Ｒは参照電極であり、
Potentはポテンシオスタットである。FIG. 6 is a theoretical diagram of a field effect microelectrochemical transistor for detecting (amplifying) the presence of biological species recognized by a functionalized conducting polymer. Abbreviations have the following meanings. P is a polymer, Sub is a substrate, and S and D are a source and a drain, respectively. CE is a counter electrode that behaves as a lattice G, R is a reference electrode,
Potent is a potentiostat.

図７は、機能化ポリピロール膜を有する２−区画の電
気化学セルの理論図であり、電極活性な共役ポリマー鎖
にグラフトされた置換基によって生物学的化学種を抽出
するためのものである。FIG. 7 is a theoretical diagram of a two-compartment electrochemical cell with a functionalized polypyrrole membrane for the extraction of biological species by substituents grafted to electrode active conjugated polymer chains.

図８は、0.1MのLiClO4−アセトニトリル媒質中での、
飽和カロメル参照電極に対するポリ［Ｎ−３−ヒドロキ
シスクシンイミドピロール］のボルタモグラムであり、
高い電極活性及び高い電気化学的可逆性を示している。FIG. 8 shows that in 0.1 M LiClO 4 -acetonitrile medium,
FIG. 3 is a voltammogram of poly [N-3-hydroxysuccinimidopyrrole] against a saturated calomel reference electrode,
It shows high electrode activity and high electrochemical reversibility.

図９は、ポリ（［ピロール−ODN］［ピロール−COO
H］）コポリマー電極のボルタモグラムであり、ODNはCC
TAAGAGGGAGTGの配列を持つポリヌクレオチドまたはオリ
ゴヌクレオチドである。このポリマーを、非標的配列で
あるGGTGATAGAAGTATCとインキュベートした後では、変
化が見られなかった。FIG. 9 shows poly ([pyrrole-ODN] [pyrrole-COO
H]) voltammogram of copolymer electrode, ODN is CC
A polynucleotide or an oligonucleotide having the sequence of TAAGAGGGAGTG. No changes were seen after incubating the polymer with the non-target sequence GGTGATAGAAGTATC.

図10は、ポリ（［ピロール−ODN］［ピロール−COO
H］）コポリマー電極のボルタモグラムであり、ODNはCC
TAAGAGGGAGTGの配列を持つオリゴヌクレオチドである。
この電極を、標的である335nmolのCACTCCCTCTTAGGと、3
7℃で２時間インキュベートした。その後、この電極を
リンスし、電気化学媒質中で分析した。先のボルタモグ
ラムに対して電位のシフトが見られた。Figure 10 shows poly ([pyrrole-ODN] [pyrrole-COO
H]) voltammogram of copolymer electrode, ODN is CC
It is an oligonucleotide having the sequence of TAAGAGGGAGTG.
Target this electrode with 335 nmol of the target CACTCCCTCTTAGG, 3
Incubated at 7 ° C for 2 hours. The electrode was then rinsed and analyzed in electrochemical medium. A potential shift was seen relative to the previous voltammogram.

本発明のポリマーは、サンプル中に存在し、アンチリ
ガンドまたはグラフトしたアンチリガンドと反応しうる
生物学的活性種の検出に特に使用することができる。確
かに、上述したように、ヘテロ環の３−位において、１
つまたはそれ以上のアンチリガンドでグラフトして機能
化した共役ポリマーは、１つまたはそれ以上のリガンド
と反応した後、生物学的媒質中のリガンドと反応してい
ない参照用ポリマーに対して、電気化学的応答が変化す
ることが示された。このことは、酸化電位の変化によっ
て見ることができる。電気化学的ボルタモグラムにおけ
るポリマーのこの酸化還元の変化は、捕捉剤型機能に伝
えられ、従って、生物学的活性種の定量的測定に用いる
ことができる。その測定は、一定電流での電位変化、ま
たは一定電圧での電流変化、あるいは電界効果微小電気
化学的トランジスターの形成によって行われる。The polymers of the invention can be used particularly for the detection of biologically active species present in a sample and capable of reacting with antiligands or grafted antiligands. Indeed, as mentioned above, at the 3-position of the heterocycle, 1
Conjugated polymers functionalized by grafting with one or more anti-ligands are electro-reactive with reference polymers that have not reacted with the ligands in the biological medium after reacting with one or more ligands. It was shown that the chemical response was altered. This can be seen by the change in oxidation potential. This redox change of the polymer in the electrochemical voltammogram is transferred to the scavenger-type function and can therefore be used for quantitative measurement of biologically active species. The measurement is performed by changing the potential at a constant current, or changing the current at a constant voltage, or by forming a field effect microelectrochemical transistor.

さらに、本発明のポリマーは、溶液中の生物学的活性
種の抽出にも用いることができる。多くの場合、溶液中
の生物学的活性種は、生物活性ペプチドやポリヌクレオ
チドといったポリマー膜にグラフトしたアンチリガンド
に強く結合し、それによって、媒質中から生物学的活性
種を選択的に抽出することができる。このタイプの抽出
は、インビトロでも行えるし、支持ポリマーが、例えば
ポリピロール等の生体適合性であれば、インビボでも行
うことができる。Furthermore, the polymers of the invention can be used for the extraction of biologically active species in solution. In many cases, biologically active species in solution bind strongly to anti-ligands grafted onto polymeric membranes such as biologically active peptides and polynucleotides, thereby selectively extracting biologically active species from the medium. be able to. This type of extraction can be done in vitro or in vivo if the supporting polymer is biocompatible, eg polypyrrole.

最後に、本発明のポリマーは、生物学的活性種（酵素
など）の、ある媒質中から他の媒質中への放出源ともな
る。Finally, the polymers of the present invention are also a source of release of biologically active species (such as enzymes) from one medium to another.

本発明の電極活性導電性ポリマーの、生物学的に興味
のある化合物に対する認識を示すグループによる機能化
は、核酸（NA）の認識にまで拡張することができる。従
って、ポリマーの共役した鎖に沿ってポリヌクレオチド
またはオリゴヌクレオチドであるODNをグラフトするこ
とによって、生物学的媒質中の対応するNAまたはNAフラ
グメントを識別できるようになる。この認識は、ポリマ
ー上にグラフトされたODNと、機能化ポリマーのフィル
ムが浸漬される外部媒質中に存在する対応NAとの間の選
択的ハイブリダイゼーションによって行われ、後に述べ
る「ペプチド／酵素」の認識に類似している。この「OD
N/NA」の複合によって、共役ポリマーの物理化学的性質
が変化し、その特性化によって意図したNAの存在が確認
される。Functionalization of the electrode-active conductive polymers of the invention with groups that show recognition for compounds of biological interest can be extended to nucleic acid (NA) recognition. Thus, grafting ODN, which is a polynucleotide or oligonucleotide, along the conjugated chain of a polymer makes it possible to identify the corresponding NA or NA fragment in biological media. This recognition is done by selective hybridization between the ODN grafted onto the polymer and the corresponding NA present in the external medium in which the film of functionalized polymer is immersed, which results in the "peptide / enzyme" described below. Similar to recognition. This "OD
The "N / NA" complex alters the physicochemical properties of the conjugated polymer and its characterization confirms the presence of the intended NA.

要点は、「ODN/NA」認識の間に変化する予定のポリマ
ーの物理化学的特性の性質に関連している。確かに、NA
の存在を測定するための高速、高感度、及び定量的な方
法を発展させるために、本発明の目的は、「ODN/NA」ハ
イブリダイゼーションの後に電気化学的応答が変化する
電極活性材料の開発に関する。この変化は、ポリマーの
酸化電位の変化といったポテンシオメトリック型、また
は、所定の電位で観察される酸化（または還元）電流の
変化といったアンペロメトリック型を含んでいる。電気
化学的応答におけるこれらの変化は定量的に測定でき、
機能化ポリマーフィルムは、上述したようなポリピロー
ルにグラフトしたペプチドによる酵素の認識の場合と同
様に、アンペロメトリック型またはポテンシオメトリッ
ク型、あるいは電界効果微小電気化学的トランジスター
の形態のいずれでも用いることができる。このタイプの
測定の利点は、速さ、感度、及び、ｎの標的と非標的OD
Nを含む2n測定部材を容易に作製できる可能性を持つこ
とであり、従って、媒質中の遺伝子の有無を容易に識別
できる。The point is related to the nature of the physicochemical properties of the polymer which are expected to change during "ODN / NA" recognition. Indeed, NA
In order to develop a fast, sensitive, and quantitative method for measuring the presence of, the object of the present invention is to develop an electrode active material whose electrochemical response is altered after "ODN / NA" hybridization. Regarding This change includes a potentiometric type such as a change in the oxidation potential of the polymer, or an amperometric type such as a change in the oxidation (or reduction) current observed at a given potential. These changes in the electrochemical response can be measured quantitatively,
The functionalized polymer film should be used in the form of amperometric type or potentiometric type, or field effect microelectrochemical transistor, as in the case of recognition of an enzyme by a peptide grafted to polypyrrole as described above. You can The advantages of this type of measurement are speed, sensitivity, and n target and non-target OD.
There is a possibility that a 2n measurement member containing N can be easily produced, and therefore, the presence or absence of the gene in the medium can be easily identified.

上述した酵素的認識と同様に、第２の要点は、認識現
象に対する電気化学的応答を得るためには、ヘテロ環
（ピロール）の３−位における機能化が必要であるとい
う事実に関する。As with the enzymatic recognition described above, the second point concerns the fact that functionalization at the 3-position of the heterocycle (pyrrole) is necessary to obtain an electrochemical response to the recognition phenomenon.

これらのポリマーの正確な電気化学的応答を確立する
ために、共役鎖を機能化が、機能化ポリマーの相当な電
極活性に匹敵することが必要である。そのような電極活
性要求を満たすには、ポリピロールのような親水性ポリ
ヘテロ環の場合には、ピロール環の３−位において機能
化を実施しなければならない。本発明のポリマーは電極
活性ポリマーであり、その全てのモノマー単位がオリゴ
ヌクレオチドのようなアンチリガンドで機能化されてい
てもよいし、数個のモノマー単位がそのように機能化さ
れていてもよい。モノマー単位は、同種あるいは異種の
アンチリガンドで機能化されていてよく、異種の場合
は、本発明のポリマーは同じサンプル中で数個の標的リ
ガンドを検出するために用いることができる。本発明の
ポリマーは、以下の異なる経路で調製することができ
る。In order to establish the correct electrochemical response of these polymers, it is necessary that functionalization of the conjugated chain be comparable to the considerable electrode activity of the functionalized polymer. To meet such electrode activation requirements, in the case of hydrophilic polyheterocycles such as polypyrrole, functionalization must be carried out at the 3-position of the pyrrole ring. The polymers of the present invention are electrode active polymers, all monomer units of which may be functionalized with antiligands such as oligonucleotides, or several monomer units may be so functionalized. . The monomer units may be functionalized with the same or different antiligands, in which case the polymers of the invention can be used to detect several target ligands in the same sample. The polymers of the present invention can be prepared by the following different routes.

ａ）全部が機能化されたポリマー この経路では、第１の工程は、ピロール等のモノマー
の、所定のオリゴヌクレオチド等のアンチリガンドによ
る機能化である。次いで第２の工程は、このモノマーの
重合であり、その結果、全てのモノマー単位が機能化さ
れたポリマーのフィルムを得る。a) Fully Functionalized Polymer In this pathway, the first step is the functionalization of a monomer such as pyrrole with an antiligand such as a given oligonucleotide. The second step is then the polymerization of this monomer, which results in a film of polymer with all monomer units functionalized.

ｂ）部分的に機能化されたコポリマー 標的が核酸である特別な場合、一般的にそのサイズが
大きいことを考えると、ポリマー中の小さなサイズのモ
ノマー単位全てを機能化する必要がない。そこで、一つ
の経路はコポリマーの合成であり、そのコポリマーは、
上記ａ）に記載した機能化モノマー単位と、アンチリガ
ンドオリゴヌクレオチドで機能化していないピロール単
位とを含んでいる。b) Partially functionalized copolymers In the special case where the target is a nucleic acid, it is not necessary to functionalize all the small sized monomeric units in the polymer given their large size in general. So one route is the synthesis of copolymers, which
It contains the functionalized monomer unit described in a) above and a pyrrole unit that is not functionalized with an antiligand oligonucleotide.

ｃ）前駆体ポリマーの機能化 ポリマーフィルムの部分的な機能化は、共役ポリマー
からも実施できるが、そこには、オリゴヌクレオチド等
のアンチリガンドのグラフト化に適合する化学的基が予
め導入されている。この経路では、［Ｎ−３−ヒドロキ
シスクシニミドピロール］等の、グラフト用シントンを
含むモノマーが最初に合成される。このシントンである
［Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド］は、後にオリゴヌク
レオチドをグラフトさせることが知られている。このモ
ノマーは、引き続いて重合、または他のピロール誘導体
と共重合される。次いで、得られたポリマーフィルム
を、オリゴヌクレオチドを含む反応媒体中に浸漬し、ピ
ロールモノマーにこのオリゴヌクレオチドをグラフトさ
せる反応を起こさせる。実際に、このグラフト化は、ポ
リマーを構成するピロールモノマー単位のうちの数個の
みを含む。c) Functionalization of the precursor polymer Partial functionalization of the polymer film can also be carried out from a conjugated polymer, in which the chemical groups compatible with the grafting of antiligands such as oligonucleotides have already been introduced. There is. In this route, monomers containing grafting synthons, such as [N-3-hydroxysuccinimidopyrrole], are first synthesized. This synthon, [N-hydroxysuccinimide], is known to later graft oligonucleotides. This monomer is subsequently polymerized or copolymerized with other pyrrole derivatives. Then, the obtained polymer film is immersed in a reaction medium containing an oligonucleotide to cause a reaction in which the oligonucleotide is grafted to a pyrrole monomer. In fact, this grafting contains only a few of the pyrrole monomer units that make up the polymer.

実施例1:モノマーの合成 以下の実施例において、ポリピロール（１）が、その
生体適合性によって共役ポリマー支持体として選択され
た（H.Naarmann,私信）。アセチルスペーサー手Ａをピ
ロール環の３位の炭素原子とペプチド置換体との間にグ
ラフトさせ、対応する機能化ポリピロールが導電性と電
極活性を保持するようにした。保護されないカルボキシ
ル末端またはメチルエステル形で保護されたカルボキシ
ル末端を持つ種々のペプチドを、それらの生物学的関連
性から選択し、ピロール−酢酸モノマー、PyA（１）、
にグラフトさせた。数種のモノ−またはジ−ペプチドを
グラフトさせ、図２に示した以下のピロール誘導体を導
いた。Example 1: Monomer Synthesis In the following examples, polypyrrole (1) was chosen as the conjugated polymer support due to its biocompatibility (H. Naarmann, personal communication). An acetyl spacer hand A was grafted between the carbon atom at the 3-position of the pyrrole ring and the peptide substituent so that the corresponding functionalized polypyrrole retained conductivity and electrode activity. Various peptides with an unprotected carboxyl terminus or a carboxyl ester terminus protected with a methyl ester form were selected from their biological relevance, pyrrole-acetic acid monomer, PyA (1),
Was grafted to. Grafting several mono- or di-peptides led to the following pyrrole derivatives shown in FIG.

ピロール−酢酸、PyA（１）、ピロール（グリシン−ｄ
フェニルアラニン）、Py（Gly−DPhe）（２）、カルボ
キシペプチダーゼＡ（シグマ）及びトリプシン（シグ
マ）のようなタンパク質分解酵素との複合体形成能力に
よる（J.R.Uren,Biochem.Acta,1971,236,67）、ピロー
ル（バリン）、Py（Val）（３）、ピロール（フェニル
アラニン）、Py（Phe）（４）、ピロール（フェニルア
ラニン−プロリン）、Py（Phe−Pro）（５）。フェニル
アラニン−ヒドロキシエチルアミン−プロリン、Py（Ph
e［HEA］Pro）のような嵩高いジペプチドもグラフトさ
せた。これは、AIDSのHIV−１ウイルスの伴う蛋白質分
解酵素の有効な阻害剤として知られている。これらのモ
ノマーは、開示されている化学的経路に従って合成され
た（D.Delabouglise,F.Garnier,Synth.Met.,1991,39,11
7）。これらのモノマーは、精製し、NMR、微小分析、及
びマス・スペクトルによって同定した。Pyrrole-acetic acid, PyA (1), pyrrole (glycine-d
Phenylalanine), Py (Gly-DPhe) (2), carboxypeptidase A (sigma) and trypsin (sigma) by complexing ability with proteolytic enzymes (JRUren, Biochem.Acta, 1971,236,67) , Pyrrole (valine), Py (Val) (3), pyrrole (phenylalanine), Py (Phe) (4), pyrrole (phenylalanine-proline), Py (Phe-Pro) (5). Phenylalanine-hydroxyethylamine-proline, Py (Ph
Bulky dipeptides such as e [HEA] Pro) were also grafted. It is known as an effective inhibitor of the HIV-1 virus-associated proteolytic enzyme of AIDS. These monomers were synthesized according to the disclosed chemical routes (D. Delabouglise, F. Garnier, Synth. Met., 1991, 39, 11).
7). These monomers were purified and identified by NMR, microanalysis, and mass spectroscopy.

実施例2:重合 これらのモノマーを、0.7cm2の白金電極上、及び表面
積10cm2の白金格子上で、0.5MのNaClを含むプロピレン
カーボネート媒質中で、0.8V/SCEの定電位で重合させ
た。厚さ10μｍまでの密なポリマーフィルムが得られ
た。図３に示したように、これらのポリマーの電極活性
は、中性pH7の0.5MのH2O−NaCl媒質中でのサイクリック
ボルタンメトリーによって確認した。酸化電位は、0.30
V/SCEのオーダーであり、非置換のポリピロールの値と
近く、これらのポリピロールの電極活性がジペプチドで
機能化されたことが確認された。Example 2: Polymerization of these monomers, on a platinum electrode of 0.7 cm 2, and on the platinum grid of surface area 10 cm 2, in propylene carbonate medium containing 0.5M of NaCl, is polymerized at a constant potential of 0.8 V / SCE It was A dense polymer film with a thickness of up to 10 μm was obtained. As shown in FIG. 3, the electrode activity of these polymers was confirmed by cyclic voltammetry in 0.5 M H 2 O—NaCl medium at neutral pH 7. Oxidation potential is 0.30
It was on the order of V / SCE, close to the value of unsubstituted polypyrrole, confirming that the electrode activity of these polypyrroles was functionalized with dipeptides.

実施例3:カルボキシペプチダーゼＡの認識 これらのポリピロールのタンパク質分解酵素に対する
複合体形成の特異的性質が、中性pHにおいて（Gly−DPh
e）と安定な複合体を形成することが知られているカル
ボキシペプチダーゼＡを用いて分析された。0.5MのH2O
−NaCl中でのカルボキシペプチダーゼＡの濃度を、5cm3
中で1mgから5mgの範囲で増加させた溶液で分析した。非
置換ポリピロール、またはポリ（３、４、５、または
６）等の非特異的電極を溶液中に浸漬したときは、実施
例２で得られたものと同じボルタモグラムが観察され、
変化が見られなかった。しかし、ポリ（ピロール（Gly
−DPhe））、ポリ（２）、を用いると、ボルタモグラム
は高電位側にシフトし、最初のカルボキシペプチダーゼ
Ａがゼロのときの0.340V/SCEから、溶液中に5mgの化ル
ポ岸ペプチダーゼＡがある上限のときの0.500V/SCEまで
変化した。この結果を図４に示すが、明らかに電位シフ
トが見られ、それは、酵素とポリマー鎖のジペプチド骨
格との複合体形成の間に生じるピロール鎖の立体障害及
び硬化によると思われる。この酵素とポリ（ピロール−
ジペプチド）との複合体形成は、従来から親和性クロマ
トグラフィーで行われているように、pH3の酸性媒質中
に酸素が放出されることによって確認された（I.M.Chai
ken,M.Wilcheck,I.Parikh,Affinity Chromatography an
d Biological Recognition,Academic Press,ニューヨー
ク,1983）。放出された酵素は、マークシーブリリアン
トブルーによる酵素活性の測定を含む、標準ウシ血清ア
ルブミンを用いた従来のブラッドフォード（Bradford）
試験により特性化した。１クーロンの重合電気量に相当
する５×10-6のモノマー単位を含むポリ（Gle−DPhe）
フィルムを用いた場合、酸性媒質中への放出の後、400
ミリグラムという相当な量のカルボキシペプチダーゼＡ
が得られた。307アミノ酸ユニットというこの酵素の大
きさを考慮すると、この放出された量は、（ピロール−
ジペプチド）の200のモノマー単位当たりに、約１分子
の酵素が複合していたことを示し、これは（約100倍と
いう）大きさの違いからも妥当である。この結果は、酵
素がポリマーフィルムの内側に分配され、それによっ
て、酵素に対するこのフィルムの透過性が現れることも
示している。酵素としてトリプシンを用いた比較データ
も得られている。Example 3: Recognition of Carboxypeptidase A The specific nature of complex formation of these polypyrroles with proteolytic enzymes is (Gly-DPh at neutral pH).
It was analyzed using carboxypeptidase A, which is known to form a stable complex with e). 0.5M H 2 O
-Concentration of carboxypeptidase A in NaCl was 5 cm 3
Analysis was made with increasing solutions in the range 1 mg to 5 mg. When non-specific electrodes such as unsubstituted polypyrrole or poly (3,4,5, or 6) were immersed in the solution, the same voltammograms obtained in Example 2 were observed,
No change was seen. However, poly (pyrrole (Gly
-DPhe)), poly (2), the voltammogram shifts to the higher potential side, and from 0.340V / SCE when the initial carboxypeptidase A is zero, 5 mg of oxidative ruposide peptidase A in solution is obtained. It changed to 0.500V / SCE at a certain upper limit. The results are shown in Figure 4 and clearly show a potential shift, likely due to steric hindrance and hardening of the pyrrole chain that occurs during complex formation between the enzyme and the dipeptide backbone of the polymer chain. This enzyme and poly (pyrrole-
Complex formation with dipeptides) was confirmed by the release of oxygen into the acidic medium at pH 3 as is conventionally done by affinity chromatography (IMChai).
ken, M.Wilcheck, I.Parikh, Affinity Chromatography an
d Biological Recognition, Academic Press, New York, 1983). The released enzyme is conventional Bradford using standard bovine serum albumin, including measurement of enzyme activity by Marksea Brilliant Blue.
Characterized by testing. Poly (Gle-DPhe) containing 5 × 10 -6 monomer units corresponding to 1 coulomb of electricity
When using film, 400 after release into acidic medium
A considerable amount of milligrams of Carboxypeptidase A
was gotten. Considering the size of this enzyme, which is 307 amino acid units, this released amount is (pyrrole-
For every 200 monomer units of (dipeptide), about 1 molecule of enzyme was shown to be complex, which is also valid from the difference in size (about 100 times). The results also show that the enzyme is distributed inside the polymer film, which reveals the permeability of this film for the enzyme. Comparative data using trypsin as the enzyme are also available.

所定の電極電位において、図４に見られるように、酵
素濃度による電流値の変化が観察される。この結果は、
電極のアンペロメトリック応答に対応し、この応答の有
利な性質の一つは、図５に示したように応答が比例関係
であることである。この比例関係は、溶液中の生物学的
化学種の定量的検定の提案を可能にする。この検定は、
電気化学タイプの捕捉剤を用いてもよいし、図６に模式
的に示したような電界効果トランジスターの発達によっ
てもよい。この作動原理は以下の通りである。ポリマー
は、基板上に配列されたソース及びドレイン電極上に形
成される。この組立物を、分析する溶液中に浸漬し、同
じ媒質中の対向電極が、このトランジスターの格子（gr
ille）を表す。この格子電極が、酵素濃度によるボルタ
モグラムの変化が最大となる、図４に示した場合では約
0.2Vとされたとき、ポリマーの導電性が酵素濃度によっ
てかなり変化する。そのときソースとドレインとの間に
かけられた電圧が、増幅した信号を得ることを可能に
し、このトランジスターは、電界効果トランジスターの
原理に従って作動する。At a given electrode potential, a change in current value with enzyme concentration is observed, as seen in FIG. This result is
Corresponding to the amperometric response of the electrodes, one of the advantageous properties of this response is that the response is proportional as shown in FIG. This proportionality enables the proposal of a quantitative assay for biological species in solution. This test is
Electrochemical type scavengers may be used or by the development of field effect transistors as schematically shown in FIG. The operating principle is as follows. The polymer is formed on the source and drain electrodes arranged on the substrate. The assembly is dipped into the solution to be analyzed and the counter electrode in the same medium is used to
ille). This grid electrode maximizes the change in voltammogram depending on the enzyme concentration. In the case shown in FIG.
At 0.2 V, the conductivity of the polymer changes considerably with enzyme concentration. The voltage applied between the source and the drain then makes it possible to obtain an amplified signal, which transistor operates according to the principle of a field effect transistor.

実施例4:酵素の制御された放出 これらの電極のさらなる有利な特徴は、文献に記載さ
れているように、ポリ（ピロール−酢酸）またはポリ
（１）が、電気学的に酸化したときに電解質媒体中にプ
ロトンを放出することである（P.Bauerle等,Adv.Mate
r.,1990,2,490）。小容量の電解質では、pHが大きく変
化し、３のオーダーまで変化する。このプロトンの放出
は、カルボキシル基がピロール環から離間しているとき
にも観察され、例えば、保護されていないアミノ酸また
はペプチドがピロールにグラフトされている場合に見ら
れる。プロトンの制御された放出には２つの経路があ
る。カルボキシル末端基COOHが保護されていないペプチ
ドを用いるものと、ピロール−酢酸とピロール−保護さ
れたペプチドとのコポリマーを用いるものである。この
第２の経路について述べる。Py（Ａ）、（１）、と、Py
（Gly−DPhe）、（２）、とのコポリマーを、上述と同
条件で電気化学的に合成する。0.3V/SCEでの電気化学的
酸化によって、このポリ（１、２）のコポリマーは、電
極近傍において、pH＝４までの大きなpH変化をもたら
す。Example 4: Controlled release of enzyme A further advantageous feature of these electrodes is that poly (pyrrole-acetic acid) or poly (1) was electro-oxidized, as described in the literature. To release protons into the electrolyte medium (P. Bauerle et al., Adv. Mate
r., 1990,2,490). With a small volume of electrolyte, the pH changes significantly, up to the order of three. This proton release is also observed when the carboxyl group is separated from the pyrrole ring, for example when an unprotected amino acid or peptide is grafted to the pyrrole. There are two pathways for the controlled release of protons. One using peptides in which the carboxyl end group COOH is not protected, and one using a copolymer of pyrrole-acetic acid and pyrrole-protected peptide. The second route will be described. Py (A), (1), and Py
A copolymer of (Gly-DPhe) and (2) is electrochemically synthesized under the same conditions as above. By electrochemical oxidation at 0.3 V / SCE, this poly (1,2) copolymer causes a large pH change up to pH = 4 near the electrode.

このポリ（１、２）コポリマーを用いて、あるいは、
カルボキシル基が自由なポリ（２）ポリマーを用いて、
抽出のための２つの過程を実施することができる。一方
はバッチ過程であり、他方は連続過程である。With this poly (1,2) copolymer, or
Using poly (2) polymer with free carboxyl group,
Two processes for extraction can be carried out. One is a batch process and the other is a continuous process.

ａ）バッチ過程 この過程は、上述の材料に基づいた膜又は電極を用い
ることからなり、それを他の化学種と共存する意図した
生物学的活性種を含む媒質に接触させる。グラフトした
ペプチドの意図した化学種に対する選択的な親和性が、
この化学種の、電極又は膜のポリマーにグラフトされた
ペプチドへの複合体形成を起こす。この膜又は電極を、
分析媒質から取り出して、回復媒質と呼ばれる他の媒質
中に導入する。NaCl型の支持塩を含むこの回復媒質中
で、電極または膜は電気化学的酸化を受け、それがカル
ボキシル基によるプロトンの放出を起こして、解離及び
意図した化学種の放出に十分なpHにまでなる。a) Batch Process This process consists of using a membrane or electrode based on the materials mentioned above, which is brought into contact with a medium containing the intended biologically active species, which coexists with other chemical species. The selective affinity of the grafted peptide for the intended species is
This chemical species undergoes complex formation with the peptide grafted to the polymer of the electrode or membrane. This membrane or electrode
It is taken out of the analysis medium and introduced into another medium called the recovery medium. In this recovery medium containing a supporting salt of the NaCl type, the electrode or membrane undergoes electrochemical oxidation, which causes the release of protons by the carboxyl groups, up to a pH sufficient to dissociate and release the intended species. Become.

ｂ）連続過程 ポリ（１、２）コポリマー、またはカルボキシル基が
フリーなポリ（２）を、膜または電極形状に調製した。
任意に、ポリカオチン性またはポリスチレンスルホン酸
型のポリアニオン性の支持ポリマー、あるいはNAFIONの
ようなパーフルオロ膜を用いた。この複合電極または膜
は、図７に模式的に示したように、２つの区画Ａ及びＢ
の間に接合を形成する。この過程によるカルボキシペプ
チダーゼＡの連続抽出の一例を以下に説明する。b) Continuous Process Poly (1,2) copolymer or poly (2) free of carboxyl groups was prepared in the form of a membrane or an electrode.
Optionally, polychaotic or polystyrene sulfonic acid type polyanionic supporting polymers, or perfluoro membranes such as NAFION were used. This composite electrode or membrane has two compartments A and B, as schematically shown in FIG.
To form a bond between. An example of continuous extraction of carboxypeptidase A by this process will be described below.

図７に概略を示したものの場合、バイオ選択性部材
は、NAFION（Aldrich）膜中で重合した上記のポリ
（１、２）コポリマーからなる。この膜は、非常に微小
な白金格子上で、線状高級アルコール（Aldrich）の混
合物中の、NAFIONの５％溶液10μｌを蒸発させることに
よって得た。そのようにして得たNAFION膜は、約５μｍ
の厚さを持ち、ポリ（１、２）コポリマーの電気重合の
支持体として働いて、ポリ（１、２）−NAFION電極活性
複合膜を得る。In the case outlined in FIG. 7, the bioselective member consists of the above poly (1,2) copolymer polymerized in a NAFION (Aldrich) membrane. This membrane was obtained by evaporating 10 μl of a 5% solution of NAFION in a mixture of linear higher alcohols (Aldrich) on a very fine platinum grid. The NAFION membrane thus obtained is about 5 μm
And having a thickness of 1 to act as a support for electropolymerization of poly (1,2) copolymer to obtain poly (1,2) -NAFION electrode active composite membrane.

最初の工程１において、0.5MのH2O−NaCl媒質中の10g
のカルボキシペプチダーゼＡを、区画Ａに導入する。す
ると、［ポリ（１、２）］−NAFION複合膜上での複合体
形成が、上記実施例３で述べたように、（２）のペプチ
ド単位において即座に起こる。次いで、区画Ｂに導入し
た対向電極と参照電極とを用いて酸化を施す。第二の工
程２における電気化学的酸化は、区画Ｂにおいて約pH4
になるまでのプロトンの放出と、カルボキシペプチダー
ゼＡの迅速な放出をもたらす。この連続過程の１回のサ
イクルの終了後、酵素活性検定で決定したところ、1.2
グラムのカルボキシペプチダーゼＡが区画Ａで回収され
た。In the first step 1, 10 g in 0.5 M H 2 O-NaCl medium
Carboxypeptidase A of is introduced into compartment A. Then, the complex formation on the [poly (1,2)]-NAFION complex membrane immediately occurs in the peptide unit of (2) as described in Example 3 above. Next, oxidation is performed using the counter electrode and the reference electrode introduced into the section B. The electrochemical oxidation in the second step 2 is about pH 4 in compartment B.
Leading to the release of protons and rapid release of carboxypeptidase A. After the end of one cycle of this continuous process, the enzyme activity assay determined that 1.2
Grams of carboxypeptidase A were recovered in compartment A.

これらの結果により、これらの電極の酵素に対する認
識現象、及び、これらの酵素を抽出する能力が確認され
た。この挙動は、ポリピロール鎖にグラフトされたジペ
プチドの化学的性質と１対１に結びついている。These results confirmed the recognition phenomenon of these electrodes for enzymes and the ability to extract these enzymes. This behavior is linked one-to-one with the chemistry of dipeptides grafted to polypyrrole chains.

実施例5:ポリヌクレオチドまたはオリゴヌクレオチドで
機能化されたポリピロールの合成 この合成は以下の３工程に従って行なわれた。Example 5: Synthesis of Polypyrrole Functionalized with Polynucleotide or Oligonucleotide This synthesis was performed according to the following three steps.

ａ）［Ｎ−３−ヒドロキシ−スクシンイミドピロール］
モノマーの合成 0.4molのピロール−酢酸（Ｉ）、30mlのクロロホル
ム、及び0.4molのＮ−ヒドロキシスクシンイミド（NH
S）を、三つ口フラスコに導入した。この混合物を撹拌
し、20mlクロロホルム中のヂシクロヘキシルカルボジイ
ミド（DCC）の0.4molを滴下した。２時間の撹拌後、白
色固体が形成され、それを濾過してクロロホルムで洗浄
した。不要な反応生成物を取り除くため、蒸発及び洗浄
を施した後、生成物をクロロホルムから再結晶させた。
意図した化合物の［Ｎ−３−ヒドロキシ−スクシンイミ
ドピロール］（III）が、白色粉状で得られた。a) [N-3-hydroxy-succinimidopyrrole]
Monomer Synthesis 0.4 mol of pyrrole-acetic acid (I), 30 ml of chloroform, and 0.4 mol of N-hydroxysuccinimide (NH
S) was introduced into a three-necked flask. The mixture was stirred and 0.4 mol of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) in 20 ml chloroform was added dropwise. After stirring for 2 hours, a white solid had formed, which was filtered and washed with chloroform. After removal of unwanted reaction products by evaporation and washing, the product was recrystallized from chloroform.
The intended compound [N-3-hydroxy-succinimidopyrrole] (III) was obtained in the form of a white powder.

融点、m.p.＝135℃、1HNMR（ppm）：（NH、1H、９、
ｓ）；ピロール（2H、6.7、ｍ）：ピロール（1H、6.1、
ｓ）;CH2（2H、3.8、ｓ）；ヒドロキシスクシンイミド
（4H、2.8、ｓ）。Melting point, mp = 135 ° C., 1 HNMR (ppm): (NH, 1H, 9,
s); pyrrole (2H, 6.7, m): pyrrole (1H, 6.1,
s); CH 2 (2H, 3.8, s); hydroxysuccinimide (4H, 2.8, s).

ｂ）電気重合によるポリマーの合成 0.5MのLiClO4と0.1Mのモノマーを含むアセトニトリル
溶液の電気化学的重合。電気重合は、表面積0.7cm2の白
金電極上で、飽和カロメル電極に対して0.9Vの電位で、
30mCの電気量をもちいて実施した。電極上に、ポリ（II
I）に相当する黒色の膜が現れ、その厚さは約200nmであ
った。 b) Synthesis of polymer by electropolymerization Electrochemical polymerization of acetonitrile solution containing 0.5M LiClO 4 and 0.1M monomer. Electropolymerization was carried out on a platinum electrode with a surface area of 0.7 cm 2 at a potential of 0.9 V with respect to a saturated calomel electrode,
It was carried out by using an electricity amount of 30 mC. Poly (II
A black film corresponding to I) appeared and its thickness was about 200 nm.

このポリマーの電極活性を0.5MのLiClO4−アセトニトリ
ル中で分析したところ、図８に示したように、酸化ピー
クが0.28V/SCEであり、還元ピークが0.24V/SCEであっ
た。これらの酸化及び還元ピーク間の40mVというわずか
な相違は、このポリマーの極めて優れた電極活性及び可
逆性を確信させる。 When the electrode activity of this polymer was analyzed in 0.5 M LiClO 4 -acetonitrile, the oxidation peak was 0.28 V / SCE and the reduction peak was 0.24 V / SCE, as shown in FIG. The slight difference of 40 mV between these oxidation and reduction peaks confirms the extremely good electrode activity and reversibility of this polymer.

ｃ）オリゴヌクレオチドODNのグラフト化 ポリマーフィルムを有する上記の電極を反応場質中に
浸漬した。この反応媒質は、ジメチルホルムアミドと、
10％の0.1Mホウ酸バッファー（pH9.3）及び26.2ナノモ
ルの14−塩基オリゴヌクレオチド（ODN）との混合物か
らなる。ODNは、CCTAAGAGGGAGTGの配列、及び、5'アミ
ノ基を含み、このアミノ基が、ポリマーのピロール単位
のＮ−ヒドロキシスクシンイミド基とのカップリング反
応を起こす。このカップリング反応は２時間以上起こさ
せる。グラフト化は、酢酸中における、オリゴヌクレオ
チドで置換されないスクシンイミド基の加水分解も伴
う。このようにして得られた電極上のポリマーは、ポリ
（［ピロール−ODN］［ピロール−COOH］）コポリマー
に相当する。c) Grafting of oligonucleotide ODN The above electrode with polymer film was immersed in the reaction field. The reaction medium is dimethylformamide,
It consists of a mixture of 10% 0.1 M borate buffer (pH 9.3) and 26.2 nmol 14-base oligonucleotide (ODN). The ODN contains the sequence of CCTAAGAGGGAGTG and a 5'amino group, which amino group undergoes a coupling reaction with the N-hydroxysuccinimide group of the pyrrole unit of the polymer. This coupling reaction is allowed to occur for 2 hours or more. Grafting also involves the hydrolysis of the succinimide group in acetic acid, which is not replaced by an oligonucleotide. The polymer on the electrode thus obtained corresponds to a poly ([pyrrole-ODN] [pyrrole-COOH]) copolymer.

実施例6:認識現象の特性化 認識現象を、実施例５（ｃ）で得たポリ（［ピロール
−ODN］［ピロール−COOH］）ポリマーフィルムを電気
化学的に特性化することによって確認した。電気化学的
分析は、まず、合成後に得られた電極にそのまま実施
し、次いで、この電極を標的ODN及び非標的ODN存在下に
配置してから実施した。従って、このポリマーのハイブ
リダイゼーション反応は、PEGで緩衝した水溶液中にお
いて、相補的ODN（標的）及び非相補的ODN（非標的）の
存在下で行った。インキュベーションは、335ナノモル
の濃度の標的ODNであるCACTCCCTCTAGGの存在下、また
は、272ナノモルの濃度の非標的ODNであるGGTGATAGAAGT
ATCの存在下で、37℃で２時間行った。反応後、フィル
ムをPEGバッファーで洗浄し、再クリックボルタンメト
リーで分析した。得られたボルタモグラムを図９及び図
10に示す。図９の結果によると、合成後標的または非標
的配列の存在下に配置する前は、ポリマーは0.34V/SCE
において可逆的な酸化ピークを示し、この機能化ポリマ
ーの電極活性が確認された。非標的配列の存在下でのイ
ンキュベーション反応の後に洗浄した後では、ボルタモ
グラムには変化が見られなかった。一方、このポリマー
を標的の存在下でインキュベートしたときは、得られた
ボルタモグラムは、図10に示すように異なっており、酸
化電位は60mV上昇して、0.4V/SCEとなった。この上昇
が、ODNと対応する標的との間に生じたハイブリダイゼ
ーションを全体的に示している。この酸化電位の上昇
は、ポリピロール鎖に吊り下げられた腕の複合体形成現
象によるものであり、従って、このポリマーの酸化に必
要なエネルギーが増加したことによる。 Example 6: Characterization of the recognition phenomenon The recognition phenomenon was confirmed by electrochemically characterizing the poly ([pyrrole-ODN] [pyrrole-COOH]) polymer film obtained in Example 5 (c). The electrochemical analysis was carried out first on the electrode obtained after synthesis as is, then on the electrode in the presence of the target and non-target ODNs. Therefore, the hybridization reaction of this polymer was carried out in the presence of complementary ODN (target) and non-complementary ODN (non-target) in an aqueous solution buffered with PEG. Incubations were performed in the presence of 335 nanomolar concentrations of the target ODN, CACTCCCTCTAGG, or 272 nanomolar concentrations of the non-target ODN, GGTGATAGAAGT.
Performed for 2 hours at 37 ° C in the presence of ATC. After the reaction, the film was washed with PEG buffer and analyzed by re-click voltammetry. The obtained voltammogram is shown in FIG. 9 and FIG.
Shown in 10. The results in Figure 9 show that after synthesis, the polymer was 0.34 V / SCE before placement in the presence of target or non-target sequences.
Shows a reversible oxidation peak, confirming the electrode activity of this functionalized polymer. No change was seen in the voltammogram after washing after incubation reaction in the presence of non-target sequences. On the other hand, when this polymer was incubated in the presence of the target, the obtained voltammograms were different as shown in FIG. 10, and the oxidation potential was increased by 60 mV to 0.4 V / SCE. This increase is overall indicative of the hybridization that occurred between the ODN and the corresponding target. This increase in oxidation potential is due to the complex formation phenomenon of the arms hung on the polypyrrole chains, and thus to the increased energy required for the oxidation of this polymer.

この結果により、この新規な部類の電極活物質である
３−位をオリゴヌクレオチドで置換された共役ポリヘテ
ロ環が、相補的なDNAの認識現象を効果的にもたらし、
さらに、これらの材料がこの選択的ハイブリダイゼーシ
ョンを電気化学的に読み取れることが確認された。この
電気化学的読み取りは、電気化学的、アンペロメトリッ
ク型またはポテンシオメトリック型の電気化学的遺伝子
捕捉剤への道を開き、さらに、アンペロメトリック応答
に基づく電界効果微小電気化学的トランジスターの遺伝
子捕捉剤への道を開くものである。As a result, the conjugated polyheterocycle in which the 3-position, which is a novel class of electrode active material, is substituted with an oligonucleotide effectively brings about the recognition phenomenon of complementary DNA,
Furthermore, it was confirmed that these materials could read this selective hybridization electrochemically. This electrochemical readout paves the way for electrochemical, amperometric or potentiometric electrochemical gene traps, and further, the gene for field-effect microelectrochemical transistors based on amperometric response. It opens the way to scavengers.

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】次式： ［ただし、ｎは零でない整数であり、ｉは２からｎ−１
の整数であり、 R1、Ri及びRnは、同じでも異なっていてもよく、Ｈ、あ
るいは、アンチリガンドと共有結合しうる官能基を表す
が、R1、Ri及びRnが、同時にＨを表すことはない］ で表される導電性で電極活性機能化された共役ポリマー
であって、非−機能化共役ポリマー、即ち、式Ｉにおい
てR1、Ri及びRnがＨであるものと同じオーダーの導電性
及び電極活性を有するポリマー。1. The following formula: [Where n is a non-zero integer and i is 2 to n-1
R 1 , R i and R n, which may be the same or different, each represent H or a functional group capable of covalently bonding to an antiligand, and R 1 , R i and R n are And a non-functionalized conjugated polymer represented by the formula I, wherein R 1 , R i and R n are H. A polymer that has the same order of conductivity and electrode activity as some. 【請求項２】前記官能基が、下記の官能基の群： Yp−Ｃ−Ｘ（但しＸはＨ、OH、置換または非置換低級Ｏ
−アルキルラジカル、あるいはハロゲン、特にC1を表
す）;Yp−NHZ（但しＺはＨまたはアルキルラジカルを表
す）;Yp−HN−CO−CF3;Yp−Ｘ（但しＸは上記の定義に
より、ｐは好ましくは０、１または２の整数である）；
−Si（アルキル）３、−Si（アルコキシ）３またはＮ−
ヒドロキシスクシンイミドのような活性化エステル基： から独立に選択される請求項１記載のポリマー。Wherein said functional group is a group of the following functional groups: Y p -C-X (where X is H, OH, substituted or unsubstituted lower O
- represents an alkyl radical or halogen, especially C1,); Y p -NHZ (where Z represents H or an alkyl radical); Y p -HN-CO- CF 3; Y p -X ( where X is defined above According to p is preferably an integer of 0, 1 or 2);
-Si (alkyl) 3 , -Si (alkoxy) 3 or N-
The polymer of claim 1 independently selected from activated ester groups such as hydroxysuccinimide. 【請求項３】前記Ｙが、１から５の炭素原子を持つアル
キル基、１から５の炭素原子を持つアルコキシル基、一
般式（CH2−CH2−０）ｍ−（CH2）m'−に対応するポリ
エーテルで、ｍが１から３の整数でありm'は１又は２の
整数であるものから選択される基である請求項２記載の
ポリマー。3. The above Y is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a general formula (CH 2 —CH 2 0) m- (CH 2 ) m ′. The polymer according to claim 2, wherein the polyether corresponding to-is a group selected from those in which m is an integer of 1 to 3 and m'is an integer of 1 or 2. 【請求項４】少なくとも１つのアンチリガンドと共有結
合した官能基を含む導電性で電極活性機能化された共役
ポリマーであって、下記式II: ［ただし、ｎは零でない整数であり、ｉは２からｎ−１
の整数であり、 R'1、R'i及びR'nは、同じでも異なっていてもよく、
Ｈ、あるいは、アンチリガンドと共有結合しうるまたは
共有結合した官能基を表すが、R'1、R'i及びR'nが、同
時にＨを表すことはない］ で表されるポリマー。4. A conductive, electrode-active functionalized conjugated polymer comprising a functional group covalently bound to at least one antiligand, having the formula II: [Where n is a non-zero integer and i is 2 to n-1
Of an integer, R '1, R' i and R 'n, which may be the same or different,
H, or a functional group capable of or covalently bonded to an anti-ligand, but R ′ 1 , R ′ i and R ′ n do not represent H at the same time. 【請求項５】前記アンチリガンドに結合した官能基が、
アンチリガンドとの反応の前に、下記の官能基の群： Yp−Ｃ−Ｘ（但しＸはＨ、OH、置換または非置換低級Ｏ
−アルキルラジカル、あるいはハロゲン、特にC1を表
す）;Yp−NHZ（但しＺはＨまたはアルキルラジカルを表
す）;Yp−NH−CO−CF3;Yp−Ｘ（但しＸは上記の定義に
より、ｐは好ましくは０、１または２の整数である）；
−Si（アルキル）３、−Si（アルコキシ）３またはＮ−
ヒドロキシスクシンイミドのような活性化エステル基： から選択される請求項４記載のポリマー。5. The functional group bonded to the antiligand comprises:
Prior to reaction with the antiligand, the group of the following functional groups: Y p -C-X (where X is H, OH, substituted or unsubstituted lower O
- represents an alkyl radical or halogen, especially C1,); Y p -NHZ (where Z represents H or an alkyl radical); Y p -NH-CO- CF 3; Y p -X ( where X is defined above According to p is preferably an integer of 0, 1 or 2);
-Si (alkyl) 3 , -Si (alkoxy) 3 or N-
A polymer according to claim 4 selected from activated ester groups such as hydroxysuccinimide. 【請求項６】前記アンチリガンドと結合した官能基が、
同一であり、アンチリガンドとの反応の前に、−（C
H2）−COOHである請求項４または５に記載のポリマー。6. The functional group bonded to the antiligand comprises:
Identical and prior to reaction with the antiligand-(C
The polymer according to claim 4 or 5, which is H 2 ) -COOH. 【請求項７】アンチリガンドが、ペプチドまたはペプチ
ド誘導体、特にGly−Phe、Phe−Pro、及びPhe−Hea−Pr
oから、及び、CCTAAGAGGGAGTGの配列のオリゴヌクレオ
チドのようなポリヌクレオチドから選択される請求項６
記載の共役ポリマー。7. The antiligand is a peptide or peptide derivative, especially Gly-Phe, Phe-Pro, and Phe-Hea-Pr.
7. and a polynucleotide such as an oligonucleotide of the sequence CCTAAGAGGGAGTG.
The conjugated polymer described. 【請求項８】アンチリガンドとは異なり、アンチリガン
ドと特異的に相互作用するリガンドを、インビトロまた
はインビボで検出または検定するための請求項４から７
のいずれかの共役ポリマーの使用方法であって、 前記リガンドと結合していない共役ポリマーと該リガン
ドと結合した共役ポリマーとの間の、電位差または電流
変化を観察及び／または測定することによってリガンド
が検出及び／または検定される方法。8. A method for detecting or assaying, in vitro or in vivo, a ligand which, unlike an antiligand, interacts specifically with the antiligand.
The method for using the conjugated polymer according to any one of 1., wherein the ligand is detected by observing and / or measuring a potential difference or a current change between the conjugated polymer not bound to the ligand and the conjugated polymer bound to the ligand. The method to be detected and / or assayed. 【請求項９】タンパク質分解酵素、特にカルボキシペプ
チダーゼＡなどの酵素を検出及び／または検定するため
の請求項７のポリマーの請求項８記載の使用方法。9. Use of the polymer according to claim 7 for the detection and / or assay of proteolytic enzymes, in particular enzymes such as carboxypeptidase A. 【請求項１０】CCTAAGAGGGAGTGの配列のオリゴヌクレオ
チドのようなポリヌクレオチドを検出及び／または検定
するための請求項４から７のいずれかのポリマーの請求
項８記載の使用方法。10. Use of the polymer according to any of claims 4 to 7 for detecting and / or assaying a polynucleotide such as an oligonucleotide of the sequence CCTAAGAGGGAGTG. 【請求項１１】アンチリガンドとは異なり、アンチリガ
ンドと特異的に相互作用するリガンドを、インビトロま
たはインビボで抽出するための請求項４から７のいずれ
かの共役ポリマーの使用方法。11. A method of using the conjugated polymer according to any one of claims 4 to 7 for extracting in vitro or in vivo a ligand which, unlike the antiligand, specifically interacts with the antiligand. 【請求項１２】前記共役ポリマーを、金属または炭素誘
導体などの導電性基体に析出させるか、または自己支持
フィルム状に形成する請求項４から７のいずれかの共役
ポリマーの使用方法。12. The method for using the conjugated polymer according to claim 4, wherein the conjugated polymer is deposited on a conductive substrate such as a metal or carbon derivative or formed into a self-supporting film. 【請求項１３】金属または炭素誘導体などの導電性基体
と、請求項４から７のいずれかのポリマーとからなる電
極。13. An electrode comprising a conductive substrate such as a metal or a carbon derivative and the polymer according to any one of claims 4 to 7. 【請求項１４】請求項４から７のいずれかのポリマーか
らなるポリマーの自己支持フィルム。14. A polymer self-supporting film comprising the polymer of claim 4.
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